无针孔缺陷耐腐蚀马氏体不锈钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及用于制造餐刀、刀、剪刀、纺织工业用纺纱和编织支架的高耐腐蚀马氏体不锈钢及其制造方法，其化学成分，以％重量计，包括Ｃ：０．１２％～０．１７％、Ｍｎ：２．０％或更少、Ｐ：０．０４５％或更少、Ｓ：０．０１％或更少、Ｓｉ：１．０％或更少、Ｃｒ：１２．５％～１４．５％、Ｎ：０．０６％～０．１０％、Ｃ＋Ｎ：０．２１０％～０．２６５％、Ｏ：０．０１％或更少，余量的Ｆｅ和不可避免的杂质，其中对碳含量和氮含量进行优化以阻止由碳化物中心偏析导致的分层和由氮气孔导致的针孔的生成。

【技术实现步骤摘要】
与相关应用的对照本申请请求2004年12月5日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请号2003-87345的利益，其公开内容在此引入作为参考。背景专利
本专利技术涉及用于制造餐刀、刀、剪刀、纺织工业用纺纱和编织支架的高耐腐蚀马氏体不锈钢及其制造方法，特别是其中在13％Cr-不锈钢中适当加入碳和氮，从而在不减少其产品的同时，阻止由碳化物中心偏析导致的分层缺陷和由氮气孔导致的针孔缺陷的马氏体不锈钢及其制造方法。相关技术讨论一般地，作为硬质不锈钢，马氏体不锈钢作为原料被用于制造具有刃的刀具。这种马氏体不锈钢通过生产含有规定元素的连铸坯；通过再加热后热轧生产热轧卷材；对热轧卷材分批退火；酸洗热卷材；将酸洗后的热卷材冷轧成冷轧卷材；对冷轧卷材退火；和对退火卷材淬火的工艺来制造。在热轧工艺中，热轧卷材的结构是马氏体相和铁氏体相的双相。然后，在分批退火工艺中，热轧卷材的双相转变成铁氏体相和柔软碳化物。而且，在淬火工艺中，铁氏体相和碳化物转变成马氏体相；从而不锈钢具有高硬度。而且，为了提高延展性，马氏体不锈钢在淬火工艺后，如果必要，可以进行回火。作为代表性马氏体不锈钢的有型号420J1钢和型号420J2钢，其中型号420J1钢具有13％Cr-0.21％C的基本化学成分，型号420J2具有13％Cr-0.32％C的基本化学成分。由于这些钢具有较高的碳含量，因此当制造连铸坯时，会形成粗糙的碳化物中心偏析。参考表示型号420J1钢连铸坯微观结构的附图说明图1，值得注意的是，铸坯中存在中心偏析。而且，如图3所示，在铸坯中形成的中心偏析在再加热工艺或退火工艺中不易被清除，且以碳化物链形式保留在热轧烧结板的中心。因此，如图2所示，由于切割热轧带材期间碳化物的中心偏析就会形成分层缺陷。另一方面，已经公开了为最小化中心偏析，降低连铸工艺铸造速度的技术，因此就会降低连铸工艺生产能力。而且，已经公开了为完全溶化铸造工艺中在铸坯中心形成的粗糙碳化物和热轧卷材被冷却时形成的碳化物，在退火工艺(也就是在热轧工艺后的分批退火炉(BAF))中控制退火温度和退火时间的技术。然而，此技术降低了热轧工艺的生产率。而且，已经公开了为最小化中心偏析量用氮取代碳的技术。然而，此技术会使连铸坯中有针孔缺陷，从而，由于针孔缺陷生产出具有表面缺陷的马氏体不锈钢。专利技术概述本专利技术的目的是提供高耐腐蚀马氏体不锈钢，其中最小化了针孔缺陷和中心偏析，提高了耐腐蚀性和淬火强度，而且为解决上述问题并没有降低生产能力。本专利技术的另一个目的是提供制造高耐腐蚀马氏体不锈钢的方法，其中最小化了针孔缺陷和中心偏析，提高了耐腐蚀性和淬火强度，而且没有降低生产能力。因此，本专利技术的一个方面是提供无针孔缺陷的高耐腐蚀马氏体不锈钢，它的化学成分以％重量计如下C0.12％～0.17％、Mn2.0％或更少、P0.045％或更少、S0.01％或更少、Si1.0％或更少、Cr12.5％～14.5％、N0.06％～0.10％、C+N0.210％～0.265％、O0.01％或更少，余量的Fe和不可避免的杂质。本专利技术的另一个方面是提供制造高耐腐蚀马氏体不锈钢的方法，包括工艺通过对具有化学成分以％重量计如下的热熔体连铸制造铸坯的工艺C0.12％～0.17％、Mn2.0％或更少、P0.045％或更少、S0.01％或更少、Si1.0％或更少、Cr12.5％～14.5％、N0.06％～0.10％、C+N0.210％～0.265％、O0.01％或更少，余量的Fe和不可避免的杂质；通过对铸坯热轧制造热轧带材；通过退火和冷轧热轧后的带材制造冷轧带材；通过对冷轧带材淬火制造不锈钢带材；其中不锈钢具有50HRc或更多的淬火硬度。附图简述本专利技术的这些和/或其它方面和优点在结合附图，从随后优选实施方式的描述中会更加明显和更容易理解。图1是表示型号420J1钢连铸坯中形成中心偏析的微观结构照片；图2是表示型号420J1钢在加工工艺期间由碳化物的中心偏析导致的微观结构中分层缺陷和裂纹的照片；图3是表示型号420J1钢热轧退火铸坯中心的微观结构照片；图4是表示型号420N7钢连铸坯的截面微观结构照片，其中在该铸坯侧面的表面上观察到大针孔缺陷；图5是表示在型号420N7铸钢表面下5mm位置的平面截面存在的针孔缺陷照片；图6是表示由热轧板上针孔缺陷导致的表面缺陷照片；图7是表示以13.2Cr-0.5Mn-0.5Si-0.1C-0.12N钢作为对比例，相对温度的氮气溶解度曲线图；图8是表示型号420N3钢连铸坯的截面结构照片。图9表示是以13.7Cr-0.5Mn-0.5Si-0.13C-0.09N钢作为专利技术例，相对温度的氮气固溶比曲线图；图10是表示氮气孔在13.2Cr-0.5Mn-0.5Si-0.1C-0.12N钢和13.7Cr-0.5Mn-0.5Si-0.13C-0.09N钢中生成行为曲线图；图11是表示型号420N3钢热轧退火铸坯中心的微观结构照片；图12是分别表示型号420J1钢和型号420N3钢淬火后结构照片；图13是分别表示由型号420J1钢制得的刀和由型号420N4钢制得的刀的微观结构照片；图14是分别表示由型号420J1钢制得的刀和由型号420N1钢制得的刀的腐蚀表面状态照片。优选实施方式详述在下文中，将参考附图对根据本专利技术的优选实施方式进行详细描述。根据本专利技术实施方式的马氏体不锈钢具有化学成分，以％重量计，C0.12％～0.17％、Mn2.0％或更少、P0.045％或更少、S0.01％或更少、Si1.0％或更少、Cr12.5％～14.5％、N0.06％～0.10％、C+N0.210％～0.265％、O0.01％或更少，余量的Fe和不可避免的杂质，其中对重量百分数的限制原因如下。在此钢中，铬(Cr)含量的添加量被限制于12.5％～14.5％以提高耐腐蚀性和氮气固溶比。在Cr含量小于12.5％的情况下，耐腐蚀性和氮气的固溶比(溶解度)各自都无实质性提高和增加。相对地，在Cr含量大于14.5％的情况下，铁氏体相可能在微观结构中沉淀，这相对于Cr添加效果来说是昂贵的。因此，添加Cr含量的重量百分数被限制于12.5％～14.5％。碳(C)是提高不锈钢硬度的有效元素，但是过量的碳在连铸工艺期间的铸坯中心会形成粗糙碳化铬中心偏析，它是导致分层缺陷和低耐腐蚀性的主要原因。同时，在添加碳量较少的情况下，难以制造出具有优选硬度的不锈钢。因此，C含量的添加量以重量百分数被限制于0.12％～0.17％。氮(N)对于提高不锈钢硬度和耐腐蚀性来说是优选的，因此，越多越好。然而，太多的氮会引起铸坯中具有由氮形成气孔导致的针孔缺陷。反之，少量的氮对提高耐腐蚀性和使耐腐蚀性达到所需水平是无效的。因此，N含量的重量百分数被限制于0.06％～0.10％。如上所述，N和C含量各自的重量百分数对提高不锈钢的机械性能都是重要的。另外，C+N含量的总重量百分数对阻止铸坯具有针孔缺陷也是重要的。C+N含量的总重量百分数重要的原因是因为氮和碳对决定不锈钢硬度是相互联系的。在C+N含量的总重量百分数小于0.210％的情况下，难以获得所需硬度的不锈钢。在C+N含量的总重量百分数大于0.265％的情况下，可能会产生针孔。因此，C+N含量的总重量百分数被限制于0.210％～0本文档来自技高网...

【技术保护点】
无针孔缺陷高耐腐蚀马氏体不锈钢，其中化学组成，以％重量计，包括Ｃ：０．１２％～０．１７％、Ｍｎ：２．０％或更少、Ｐ：０．０４５％或更少、Ｓ：０．０１％或更少、Ｓｉ：１．０％或更少、Ｃｒ：１２．５％～１４．５％、Ｎ：０．０６％～０．１０％、Ｏ：０．０１％或更少，余量的Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李胤龙，崔念镐，金钟完，
申请(专利权)人：POSCO公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]